RU2466423C2 - Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс - Google Patents

Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс Download PDF

Info

Publication number
RU2466423C2
RU2466423C2 RU2011101853/07A RU2011101853A RU2466423C2 RU 2466423 C2 RU2466423 C2 RU 2466423C2 RU 2011101853/07 A RU2011101853/07 A RU 2011101853/07A RU 2011101853 A RU2011101853 A RU 2011101853A RU 2466423 C2 RU2466423 C2 RU 2466423C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
space
radial
range
target
matrix
Prior art date
Application number
RU2011101853/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011101853A (ru
Inventor
Николай Иванович Козачок (RU)
Николай Иванович Козачок
Владимир Павлович Лихачев (RU)
Владимир Павлович Лихачев
Александр Юрьевич Коновалов (RU)
Александр Юрьевич Коновалов
Олег Аркадиевич Иркутский (RU)
Олег Аркадиевич Иркутский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2011101853/07A priority Critical patent/RU2466423C2/ru
Publication of RU2011101853A publication Critical patent/RU2011101853A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2466423C2 publication Critical patent/RU2466423C2/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способам обнаружения объектов и определения параметров траектории их движения, и может быть использовано при построении радиолокационных станций (РЛС), осуществляющих последовательный круговой или секторный обзор пространства за счет сканирования диаграммой направленности антенны. Достигаемым техническим результатом изобретения является уменьшение на следующем обзоре пространства размерности опорной функции, включающей возможные параметры траектории движения объекта (дальности, радиальной и тангенциальной скоростей), что значительно уменьшает вычислительные затраты, необходимые на (t+1)-й обзор, где t - номер обзора пространства, увеличивает выигрыш по времени, затраченном на обработку полученных данных, и позволяет увеличить пропускную способность устройства, осуществляющего предлагаемый способ. Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения параметров траектории движения целей в обзорных РЛС на следующий (t+1)-й обзор определяют центр строба параметров опорной функции путем экстраполяции дальности до цели, радиальной и тангенциальной составляющих вектора ее скорости и курсового угла, рассчитывают размеры строба по дальности, радиальной и тангенциальной скоростям цели по результатам обработки сигналов в предыдущем обзоре. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способам определения параметров траектории движения объектов, и может быть использовано в алгоритмах сопровождения целей радиолокационными станциями (РЛС), осуществляющими последовательный круговой или секторный обзор пространства.
Известен комплексный способ определения координат и параметров траектории движения авиационно-космических объектов, наблюдаемых группировкой станций слежения [1].
Недостатками данного способа-аналога являются, во-первых, необходимость наличия группировки станций слежения и межстанционных дуплексных каналов информационной связи, во-вторых, сложность синхронизации группировки станций при необходимости обзора пространства.
Кроме того, известен способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных РЛС [2, с.303].
К недостаткам этого способа-аналога относятся, во-первых, большое время, затрачиваемое на оценку параметров траектории движения цели, во-вторых, низкая точность определения параметров траектории движения цели при малом количестве обзоров пространства.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ определения параметров траектории движения (радиальной Vrt и тангенциальной vτt скоростей) воздушных целей (ВЦ) за один обзор пространства методом инверсного синтезирования апертуры антенны (ИСА) путем когерентного накопления отраженных от цели эхо-сигналов и специальной обработки этих сигналов [3], основанный на выполнении следующих операций (фиг.1):
1. Прием сигнала от цели в процессе обзора пространства РЛС:
Figure 00000001
где
Figure 00000002
- текущее значение диаграммы направленности антенны (ДНА) в направлении на ВЦ; βц - азимут ВЦ; β(nTи)=2π(1-nTи/Tобз); n - номер зондирующего сигнала;
Figure 00000003
; N=int{Tобз/Tи}; int{.} - символ вычисления целого значения от выражения {.}; Тобз - период обзора пространства; Ти - период следования импульсов; tΛ - время задержки эхо-сигнала от локальных центров рассеивания (ЛЦР); λ - длина волны излучения; rkt=kΔr - дальность до ВЦ, находящейся в k-м
Figure 00000004
элементе разрешения по дальности Δr,
Figure 00000005
(rmax - максимальная граница зоны обзора РЛС по дальности), и состоящей из
Figure 00000006
ЛЦР;
Figure 00000007
- номер обзора пространства; ΨΛ - фаза переотражения и начальная фаза в момент tΛ;
Figure 00000008
- аддитивная смесь шума на входе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и шумов дискретизации и квантования принятого сигнала.
Выражение (1) описывает сигнал с амплитудной и фазовой модуляцией, вызываемой изменением во времени ракурса ВЦ и перемещением в пространстве диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС. При этом первый множитель характеризует огибающую сигнала, второй - среднюю доплеровскую частоту, а третий - комплексный модулирующий множитель, обусловленный изменением ракурса ВЦ.
Затем производится регистрация квадратурных составляющих эхо-сигнала (1), вычисление его комплексной формы и запись в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
2. Формирование G матриц опорных сигналов размером P×L×К, элементы которых определяют по формуле:
Figure 00000009
где
Figure 00000010
- номер отсчета дискретного опорного сигнала;
Figure 00000011
и
Figure 00000012
- значения расчетных радиальной и тангенциальной составляющих скорости ВЦ Vцt; {.} - знак множества; Δvr и Δvτ - шаги дискретизации скоростей
Figure 00000013
и
Figure 00000014
соответственно;
Figure 00000015
и L=Vrmax/Δvr - номер и максимальное количество расчетных значений скорости
Figure 00000016
соответственно;
Figure 00000017
и Р=Vτmax/Δvτ - номер и максимальное количество расчетных значений скорости
Figure 00000018
соответственно; Vrmax и Vτmax - максимальные значения скоростей Vrt и Vτt соответственно.
3. Умножение n-го принятого сигнала
Figure 00000019
на каждый элемент соответствующей матрицы опорных сигналов
Figure 00000020
4. Формирование матрицы результирующих сигналов путем суммирования одноименных элементов матриц опорных сигналов по g
Figure 00000021
5. Вычисление модуля результирующего сигнала:
Figure 00000022
6. В канале определяются индексы p0t, l0t и k0t, при которых элементы матриц Uk(n, р, l, t) принимают максимальное значение, и производится оценка дальности ВЦ как:
Figure 00000023
7. Оценивается радиальная скорость ВЦ:
Figure 00000024
8. Производится оценка тангенциальной скорости ВЦ:
Figure 00000025
9. Для текущего обзора пространства t оценивается линейная скорость ВЦ:
Figure 00000026
10. Производится расчет курсового угла ВЦ:
Figure 00000027
Недостатки способа-прототипа:
- требуется большой объем вычислительных ресурсов, пропорциональный размерности опорной функции (Nпрот=P×L×K), и высокая производительность процессора ЭВМ;
- ограничение на пропускную способность (количество ВЦ, обслуживаемых за один обзор), обусловленное ограничениями на возможности ЭВМ.
Задачей предлагаемого способа является уменьшение вычислительных затрат и увеличение пропускной способности устройства, реализующего предлагаемый способ.
Для решения поставленной задачи в способе определения параметров траектории движения объектов - радиальной Vrt и тангенциальной Vτt скоростей - за один обзор пространства, заключающемся в приеме радиолокационной станцией эхо-сигналов; регистрации их квадратурных составляющих; вычислении их комплексной формы и записи в оперативное запоминающее устройство; формировании G матриц опорных сигналов, включающих возможные параметры траектории движения объекта: дальности, радиальной и тангенциальной скоростей; формировании результирующего сигнала путем умножения принятого сигнала на соответствующий элемент матрицы опорных сигналов и суммировании G элементов полученной матрицы по
Figure 00000028
; вычислении модуля каждого элемента матрицы результирующего сигнала и определении номеров строк p0t, столбцов l0t и k0t-го элемента дальности матрицы, при которых элементы модуля матрицы результирующих сигналов принимают максимальное значение; расчете на первом обзоре пространства радиальной и тангенциальной скоростей и дальности цели как
Figure 00000029
,
Figure 00000030
и
Figure 00000031
, где Δvr, Δvτ и Δr - дискреты по радиальной, тангенциальной скоростям и по дальности соответственно,
Figure 00000032
- номер обзора пространства; расчете линейной скорости
Figure 00000033
и курсового угла цели
Figure 00000034
согласно изобретению ограничивают на следующий (t+1)-й обзор пространства количество элементов опорной функции за счет формирования строба ее параметров путем экстраполяции дальности до цели
Figure 00000035
, ее курсового угла
Figure 00000036
и радиальной
Figure 00000037
и тангенциальной
Figure 00000038
составляющих вектора скорости, причем центр строба определяют по формулам:
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
где Тобз - период обзора пространства,
а размеры строба по дальности, радиальной и тангенциальной скоростям цели рассчитывают по формулам:
Figure 00000044
,
Figure 00000045
,
Figure 00000046
,
где
Figure 00000047
и
Figure 00000048
- среднеквадратическая погрешность измерения составляющих вектора скорости
Figure 00000049
и
Figure 00000050
соответственно.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
1. Первичная оценка параметров (
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
) формируется исходя из выражений (1-9).
2. Центр строба параметров опорной функции определяется в результате экстраполяции дальности до ВЦ
Figure 00000054
ее курсового угла
Figure 00000055
и составляющих вектора скорости
Figure 00000056
на следующий (t+1)-й обзор [4]:
Figure 00000057
где
Figure 00000058
- оценка изменения азимута ВЦ за один обзор пространства;
Figure 00000059
.
3. По результатам обработки в первом обзоре выбираются размеры строба (Δr(t+1), ΔVr(t+1), ΔVτ(t+1)) на следующий (t+1)-й обзор, которые рассчитываются следующим образом
Figure 00000060
где
Figure 00000061
и
Figure 00000062
- среднеквадратические погрешности измерения вектора скорости
Figure 00000063
и
Figure 00000064
, которые вычисляются по методике, представленной в [5].
4. Формирование N матриц опорных сигналов (3) размером, определяемым выражением (11), на следующий (t+1)-й обзор.
Таким образом, в предлагаемом способе определения параметров траектории движения воздушных целей в соответствии с выражениями (8-12) производится формирование границ строба по дальности, радиальной и тангенциальной скоростям при вторичной обработке радиолокационной информации (РЛИ), тем самым появляется возможность ограничения количества элементов опорной функции (3) и, как следствие, снижение требований к объему памяти и производительности процессора вычислительного устройства обзорной РЛС, увеличение пропускной способности устройства, осуществляющего предлагаемый способ, по сравнению с устройством, реализующим способ-прототип.
Новыми существенными признаками изобретения являются:
1. Экстраполяция параметров опорного сигнала по дальности, радиальной и тангенциальной скоростям (
Figure 00000065
на (t+1)-й обзор пространства путем определения центра строба
Figure 00000066
2. Определение размеров строба
Figure 00000067
на (t+1)-й обзор пространства;
3. Формирование опорной функции (3) с ограничением количества элементов в соответствии с выражением (11).
При этом уменьшение объема памяти и, тем самым, снижение требований к объему вычислительных затрат и производительности процессора вычислительного устройства обзорной РЛС (выигрыша по сравнению со способом-прототипом) будет определяться как
Figure 00000068
где Nпрот=P×L×K - размерность опорной функции в способе прототипе.
С учетом зависимостей, полученных в [4, 5], после элементарных преобразований выражение (12) примет следующий вид
Figure 00000069
где Vrtmax=Vmaxcosαцt и Vτtmax=Vmaxsinαцt; q - отношение сигнал/шум на выходе приемного устройства РЛС; θβ (рад) - азимутальная ширина ДНА РЛС по уровню половинной мощности.
Оценим выигрыш предлагаемого способа.
На основе выражения (13) получены графические зависимости (фиг.3) уменьшения объема вычислительных затрат W вычислительного устройства обзорной РЛС за счет реализации предлагаемого способа при λ=0,12 м; Тобз=10, 20…60 с; Vτt=254.46 м/с; Vmax=639 м/с (например, самолет тактической авиации F-4 имеет максимальную скорость 640 м/с); rtmax=360 км; rkt=20 км.
Таким образом, как видно из фиг.3, с помощью вновь введенных процедур достигается значительное уменьшение объема вычислительных затрат предлагаемым способом (количество элементов опорной функции может быть уменьшено на 9-11 порядков) и, тем самым, увеличение выигрыша по времени, затраченного на обработку полученных данных.
Следовательно, введение новых существенных признаков позволит в обзорных РЛС значительно сократить объем вычислительных затрат по сравнению со способом-прототипом.
Сущность предлагаемого способа поясняется фиг.1-3.
На фиг.1 представлена совокупность операций, составляющих сущность способа-прототипа.
На фиг.2 представлена совокупность операций, составляющих сущность предлагаемого способа.
На фиг.3 представлен график, показывающий выигрыш в объеме вычислительных затрат за счет реализации предлагаемого способа по сравнению с прототипом.
Оценка реализуемости и эффективности предлагаемого способа проводилась методом математического моделирования на ЭВМ. Операции 1-7, 11 известны, их реализация аналогична прототипу, а остальные операции можно реализовать аппаратно (на программируемых логических интегральных схемах) или программно (на ЭВМ).
Источники информации
1. Мамошин В.Р. Комплексный способ определения координат и параметров траекторного движения авиационно-космических объектов, наблюдаемых группировкой станций слежения. Патент на изобретение РФ №2279105 от 02.08.2004. Бюллетень №18 от 27.06.2006 г.
2. Бакулев П.А. // Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, 320 с.
3. Лихачев В.П., Мубарак Н.X. Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных РЛС. Патент на изобретение РФ №2337378 от 02.07.2007. Бюллетень №30 от 27.10.2008 - прототип.
4. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. пособие для вузов - М.: Радио и связь, 1992. - 304 с.
5. Коновалов А.Ю., Купряшкин И.Ф., Лихачев В.П. Точность оценки вектора линейной скорости цели при инверсном синтезировании апертуры антенны в условиях обзора пространства. - М.: Радиотехника. Антенны, №5, 2009. - С.65-69.

Claims (1)

  1. Способ определения параметров траектории движения объектов - радиальной Vrt и тангенциальной Vτt скоростей - за один обзор пространства, заключающийся в приеме радиолокационной станцией эхо-сигналов; регистрации их квадратурных составляющих; вычислении их комплексной формы и записи в оперативное запоминающее устройство; формировании G матриц опорных сигналов (опорных функций), включающих возможные параметры траектории движения объекта: дальности, радиальной и тангенциальной скорости; формировании результирующего сигнала путем умножения принятого сигнала на соответствующий элемент матрицы опорных сигналов и суммировании G элементов полученной матрицы по
    Figure 00000070
    вычислении модуля каждого элемента матрицы результирующего сигнала и определении номеров строк p0t, столбцов l0t и k0t-го элемента дальности матрицы, при которых элементы модуля матрицы результирующих сигналов принимают максимальное значение; расчете на первом обзоре пространства радиальной и тангенциальной скорости и дальности цели как
    Figure 00000071
    Figure 00000072
    и
    Figure 00000073
    где Δvr, Δvτ и Δr - дискреты по радиальной, тангенциальной скорости и по дальности соответственно,
    Figure 00000074
    - номер обзора пространства; расчете линейной скорости
    Figure 00000075
    и курсового угла цели
    Figure 00000076
    отличающийся тем, что ограничивают на следующий (t+1)-й обзор пространства количество элементов опорной функции за счет формирования строба ее параметров путем экстраполяции дальности до цели
    Figure 00000077
    ее курсового угла
    Figure 00000078
    и радиальной
    Figure 00000079
    и тангенциальной
    Figure 00000080
    составляющих вектора скорости, причем центр строба определяют по формулам:
    Figure 00000081

    Figure 00000082
    Figure 00000083

    Figure 00000084
    Figure 00000085

    где Тобз - период обзора пространства,
    Figure 00000086
    - оценка изменения азимута воздушной цели за один обзор пространства;
    Figure 00000087
    - перемещение цели за один обзор пространства;
    а размеры строба по дальности, радиальной и тангенциальной скорости цели рассчитывают по формулам:
    Figure 00000088

    Figure 00000089

    Figure 00000090

    где
    Figure 00000091
    и
    Figure 00000092
    - среднеквадратическая погрешность измерения составляющих вектора скорости
    Figure 00000093
    и
    Figure 00000094
    соответственно.
RU2011101853/07A 2011-01-19 2011-01-19 Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс RU2466423C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101853/07A RU2466423C2 (ru) 2011-01-19 2011-01-19 Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101853/07A RU2466423C2 (ru) 2011-01-19 2011-01-19 Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011101853A RU2011101853A (ru) 2012-08-10
RU2466423C2 true RU2466423C2 (ru) 2012-11-10

Family

ID=46849186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101853/07A RU2466423C2 (ru) 2011-01-19 2011-01-19 Способ определения параметров траектории движения целей в обзорных рлс

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466423C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694421C1 (ru) * 2018-05-23 2019-07-12 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ борьбы с артиллерией противника

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219813A (en) * 1977-05-26 1980-08-26 Raytheon Company Signal processor
US4320287A (en) * 1980-01-25 1982-03-16 Lockheed Electronics Co., Inc. Target vehicle tracking apparatus
WO2002014891A2 (en) * 2000-08-16 2002-02-21 Raytheon Company Automotive radar systems and techniques
RU2306580C1 (ru) * 2006-02-26 2007-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") Способ измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах
RU2337378C1 (ru) * 2007-07-02 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных рлс
RU2362182C1 (ru) * 2007-12-13 2009-07-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Измерительных Приборов" /Оао "Нииип"/ Способ измерения радиальной скорости объекта и радиолокационная станция для его реализации
RU2390038C2 (ru) * 2007-12-20 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Способ определения скорости и направления движения носителя обзорной рлс

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219813A (en) * 1977-05-26 1980-08-26 Raytheon Company Signal processor
US4320287A (en) * 1980-01-25 1982-03-16 Lockheed Electronics Co., Inc. Target vehicle tracking apparatus
WO2002014891A2 (en) * 2000-08-16 2002-02-21 Raytheon Company Automotive radar systems and techniques
RU2306580C1 (ru) * 2006-02-26 2007-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") Способ измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах
RU2337378C1 (ru) * 2007-07-02 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных рлс
RU2362182C1 (ru) * 2007-12-13 2009-07-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Измерительных Приборов" /Оао "Нииип"/ Способ измерения радиальной скорости объекта и радиолокационная станция для его реализации
RU2390038C2 (ru) * 2007-12-20 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Способ определения скорости и направления движения носителя обзорной рлс

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694421C1 (ru) * 2018-05-23 2019-07-12 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ борьбы с артиллерией противника

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011101853A (ru) 2012-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ray et al. SAR altimeter backscattered waveform model
Jacobs et al. Automatic target recognition using sequences of high resolution radar range-profiles
Delisle et al. Moving target imaging and trajectory computation using ISAR
Rigling et al. Polar format algorithm for bistatic SAR
Chen et al. Radon-fractional ambiguity function-based detection method of low-observable maneuvering target
US6803878B2 (en) Methods and apparatus for terrain correlation
US6744401B2 (en) Methods and apparatus for radar data processing
CN100365429C (zh) 一种合成孔径雷达运动目标成像方法
CN101581779B (zh) 一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法
EP1505408B1 (en) A method for SAR processing without INS data
Gogineni et al. Bed topography of Jakobshavn Isbræ, Greenland, and Byrd Glacier, Antarctica
RU2510861C1 (ru) Способ радиолокационного определения времени окончания активного участка баллистической траектории
WO2012048250A1 (en) System and method for generating derived products in a radar network
CN103616687B (zh) 分段线性估计的多项式拟合isar包络对齐方法
US7277042B1 (en) Compensation of flight path deviation for spotlight SAR
CN101539627B (zh) 一种电离层立体探测星载sar成像处理平台的构建方法
van Dorp et al. High resolution radar imaging using coherent multiband processing techniques
RU2382378C1 (ru) Разнесенный разностно-дальномерный пеленгатор
Henke et al. Moving-target tracking in single-channel wide-beam SAR
CN106353744A (zh) 基于双基地fda‑mimo雷达的多参数联合估计方法
CN103529437B (zh) 系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法
CN103091669B (zh) 基于压缩感知的机动目标参数估计方法
RU2373551C1 (ru) Способ измерения угловых координат нескольких объектов в многоканальных доплеровских рлс
CN102914776B (zh) 基于模糊c均值算法的多通道SAR动目标定位方法
CN103383448B (zh) 适用于hprf波形机载雷达的杂波抑制方法